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故障檢測(cè)通過電流、電壓和溫度測(cè)量來診斷系統(tǒng)內(nèi)的任何交流電源線波動(dòng)、機(jī)械或電氣過載。在檢測(cè)到故障事件后，主機(jī)微控制器 (MCU) 會(huì)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，例如關(guān)閉或修改功率晶體管的開關(guān)特性或使斷路器跳閘。 為了提高效率并減小系統(tǒng)尺寸，設(shè)計(jì)人員正從絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 改用寬帶隙碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 開關(guān)晶體管，從而實(shí)現(xiàn)更快的開關(guān)速度 (>100kHz) 和更短的耐受時(shí)間 (<5?s)。 要保護(hù)功率開關(guān)晶體管免受故障條件的影響，首先要使用基于分流器或基于霍爾效應(yīng)的解決方案來檢測(cè)過流情況。雖然基于霍爾效應(yīng)的解決方案支持單模塊方法，但它們的測(cè)量jing度很低，尤其在溫度升高的情況下。在基于分流器或基于霍爾效應(yīng)的解決方案之間進(jìn)行選擇時(shí)，要考慮隔離規(guī)格和初級(jí)導(dǎo)體電阻等其他因素。雖然兩種解決方案中的初級(jí)導(dǎo)體電阻可能會(huì)產(chǎn)生相同的散熱量，但是，隨著分流器技術(shù)的改進(jìn)，分流器現(xiàn)在的電阻要小得多，從而能夠更大限度地減少散熱，并在整個(gè)溫度和壽命范圍內(nèi)提供非常高的jing度。 我們來看看幾種基于分流器的故障檢測(cè)方法： 使用隔離式放大器 圖1顯示了基于分流器的過流檢測(cè)解決方案，它有一個(gè)隔離式放大器和一個(gè)非隔離式比較器。如有必要，您可以使用同樣的隔離式放大器進(jìn)行反饋控制。MCU接收比較器的輸出并發(fā)送信號(hào)，從而控制柵極驅(qū)動(dòng)器的使能引腳或改變進(jìn)入柵極驅(qū)動(dòng)器輸入的脈寬調(diào)制周期。 圖 1：使用隔離式放大器和非隔離式比較器進(jìn)行故障檢測(cè) 使用隔離式放大器、基于分流器的方法為故障檢測(cè)和反饋控制提供了高測(cè)量jing度，其中的隔離式放大器可提供基本隔離或增強(qiáng)隔離。 然而，隔離式放大器的傳播延遲為 2s - 3s。根據(jù)過流檢測(cè)的延遲要求，基于隔離式放大器的方法可能不夠快。 使用隔離式調(diào)制器 如圖2所示，可以使用隔離式調(diào)制器同時(shí)進(jìn)行過流檢測(cè)和反饋控制。隔離式調(diào)制器的隔離式數(shù)據(jù)輸出 (DOUT) 以顯著更高的頻率提供由1和0組成的數(shù)字比特流。該比特流輸出的時(shí)間平均值與模擬輸入電壓成正比，MCU內(nèi)的數(shù)字濾波器重建測(cè)量信號(hào)。MCU可以使用相同的比特流輸出并行運(yùn)行多個(gè)數(shù)字濾波器，其中一個(gè)數(shù)字濾波器配置用于高jing度反饋控制，另一個(gè)數(shù)字濾波器配置用于低延遲過流檢測(cè)。 圖 2：使用隔離式調(diào)制器進(jìn)行故障檢測(cè) 與隔離式放大器相比，采用隔離式調(diào)制器的基于分流器的方法為故障檢測(cè)和反饋控制提供了更高測(cè)量jing度。在zui壞情況下，過流檢測(cè)的傳播延遲可低至1s。 使用標(biāo)準(zhǔn)比較器和數(shù)字隔離器 圖3顯示了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)非隔離式比較器，后跟用于過流檢測(cè)的數(shù)字隔離器，以及用于反饋控制的隔離式放大器或調(diào)制器。在zui壞情況下，過流檢測(cè)的傳播延遲可低于1?s，具體取決于所選的比較器和數(shù)字隔離器。但是，分立式實(shí)施會(huì)占用更多印刷電路板 (PCB) 空間，并且對(duì)于需要更高jing度的設(shè)計(jì)來說可能會(huì)變得昂貴。 圖3：使用標(biāo)準(zhǔn)比較器和數(shù)字隔離器進(jìn)行故障檢測(cè) 使用隔離式比較器 圖4所示的隔離式比較器通過集成標(biāo)準(zhǔn)比較器和數(shù)字隔離器的功能，提供了一種小巧且超快的過流檢測(cè)方法。您可以使用隔離式放大器或隔離式調(diào)制器進(jìn)行反饋控制。 |
